Flotă de nanosateliţi pentru studiul asteroizilor

Asteroizii sunt unele dintre cele mai vechi şi mai neperturbate obiecte din sistemul nostru solar. Aceste miniaturizate lumi orbitează în jurul Soarelui de la formarea sistemului solar cu aproximativ 4.5 miliarde de ani în urmă.

Se estimează că peste un milion de „bolovani” sunt aglomeraţi în centura principală de asteroizi situată la jumătatea distanţei dintre Marte şi Jupiter. Şi din când în când, unul dintre ei ajunge să iasă din orbită.

Cea mai recentă propunere pentru studiul acestor corpuri presupune o flotă de mici nave spaţiale care ar putea vizita peste 300 de asteroizi în doar trei ani, potrivit unui studiu de misiune condus de Institutul Meteorologic Finlandez. Conceptul de Asteroid Touring Nanosat Fleet cuprinde 50 de nanosateliţi propulsaţi de vele inovatoare, E-vele, şi echipaţi cu instrumente pentru a capta imagini şi colecta date spectroscopice cu privire la compoziţia asteroizilor. Fiecare nanosatelit va vizita şase sau şapte asteroizi înainte de a se întoarce pe Pământ pentru a transmite datele. Abordarea a fost prezentată de dr. Pekka Janhunen la Congresul european pentru ştiinţe planetare (EPSC) 2017 din Riga, în 19 septembrie.

„Asteroizii sunt foarte diverşi şi, până în prezent, am văzut doar un număr mic din apropiere, dar pentru a-i înţelege mai bine, trebuie să studiem un număr mare in situ, iar singura modalitate de a face acest lucru cu uşurinţă este prin utilizarea de nave spaţiale mici”, a spus Janhunen.

În misiunea proiectată, nanosateliţii zboară foarte aproape de asteroizii ţintă, la o distanţă de aproximativ 1000 de kilometri. Fiecare poartă un telescop de 4 centimetri, capabil să capteze imagini ale suprafeţei asteroizilor cu o rezoluţie de 100 de metri sau mai bine. Un spectrometru infraroşu analizează semnăturile spectrale în lumina reflectată sau emisă de asteroid pentru a determina mineralogia sa.

„Nanosateliţii ar putea aduna o mulţime de informaţii despre asteroizii pe care îi întâlnesc în timpul zborului lor, inclusiv dimensiunea şi forma generală, dacă există cratere la suprafaţă sau praf, dacă au luni şi dacă asteroizii sunt corpuri primitive sau o grămadă de moloz. Ei ar colecta, de asemenea, date despre compoziţia chimică a caracteristicilor de suprafaţă, cum ar fi dacă semnătura spectrală a apei, dacă este prezentă”, spune Janhunen.

Pentru propulsie vor folosi E-pânze pentru captarea vântului solar – alcătuit din particule încărcate electric care sunt emise de Soare cu o viteză de 1.6 milioane pe oră.

Vela în sine ar fi de fapt o legătură extrem de lungă, un fir conductiv, care menţine o sarcină pozitivă folosind un dispozitiv numit pistol de electroni, pentru eliberarea încărcăturii negative. Pe măsură ce velele cu încărcătură pozitivă sunt bombardate de protonii din vântul solar, încărcăturile similare se resping reciproc, dând un mic impuls velei.

Cu nava spaţială ataşată la un capăt al legăturii, impulsul din vântul cosmic va întoarce încet capătul opus, trasând un con lung cu nanosatelitul aproape de vârf. Acest ansamblu care se roteşte foarte încet va oferi propulsia necesară.

Împingerea generată de E-pânze este mică; o navă spaţială de 5 kilograme cu o legătură de 20 de kilometri ar da o acceleraţie de 1 milimetru pe secundă la pătrat. Pentru referinţă, gravitaţia Pământului accelerează un paraşutist la 9.800 milimetri pe secundă la pătrat. Totuşi, deşi fiecare nanosatelit va avea o împingere foarte mică, calculele arată că atunci când este adăugat impulsul iniţial de la lansare, aceştia vor putea să se deplaseze la centura de asteroizi şi înapoi în doar 3.2 ani.

Nanosatelliţii nu au capacitatea de a transporta o antenă mare, astfel încât conceptul include survolarea Pământului la finalul fiecărei etape de studiu pentru descărcarea datelor culese. Misiunea globală ar costa aproximativ 60 de milioane de euro, inclusiv lansarea, dând un cost de aproximativ 200.000 de euro pentru fiecare asteroid vizitat.

„Costul unei misiuni convenţionale, de ultimă generaţie, pentru a vizita un număr mare de asteroizi poate fi exprimat în miliarde. Această arhitectură a misiunii, utilizând o flotă de nanosateliţi şi o propulsie inovatoare, ar reduce costul la doar câteva sute de mii de euro pe asteroid. Cu toate acestea, valoarea datelor ştiinţifice adunate ar fi imensă”, spune Janhunen.